Optimalisatie woontoren Parkzicht1 2011 | onlineonlineOptimalisatiewoontorenParkzicht AlsonderdeelvandeherontwikkelingvanhetzorgcentrumRiederborghinRidderkerkiseenwoontorenParkzichtgepland.Inhetkadervaneenafstudeerprojectisonderzochtofdeconstructieverderkanwordengeoptimaliseerdenofbepaaldefacettenvanhetgebouwbeterkunnenwordeningepast.1ENCI Studieprijs (6)Dit is het zesde artikel in een serie met bijdragen vanprijswinnaars van de ENCI Studieprijs 2010.Het onderzoek dat in dit artikel wordt beschreven kreeg eeneervolle vermelding in de categorie hogescholen.Optimalisatie woontoren Parkzicht 22011 | online1 Parkzicht, artist impression2 Achtereenvolgens huidig ontwerpen varianten 1, 2 en 3Riederborgh is een zorgcentrum voor oudere mensen, aan derand van Ridderkerk. Het zorgcentrum bouwde eerder drieaanleunflats op haar terrein en wil graag verder uitbreiden. Eris reeds een nieuw hoofdgebouw gerealiseerd. Alle panden ophet terrein zijn met elkaar verbonden door een loopbrug; zokan het gehele complex met ??n organisatie worden bediend.Op de plek waar voorheen het oude hoofdgebouw lag, staat nogeen woontoren gepland. Deze woontoren, genaamd Parkzicht,heeft in totaal zeventien bouwlagen en meet 30x19x50 m3(bxdxh). In het huidige ontwerp is uitgegaan van een prefab-betonconstructie. Het onderzoek gaat voornamelijk in op deconstructie van de woontoren. Doelstelling is een beter beeld tekrijgen van de optimalisatiemogelijkheden.OnderzoekVoor het optimaliseren van de constructie worden eerst demateriaalkeuze van het gebouw en de bouwmethodiekbeschouwd. Voor de hoofddraagconstructie is beton als bouw-materiaal gekozen, omdat de gebouwstructuur van een beton-constructie beter past bij de gebruiksfunctie van dit gebouw(woon/zorg).Verschillende vloer- en wandsystemen zijn onderzocht. Opdeze wijze kan samen met de kostenvergelijking een duidelijkekeuze worden gemaakt voor het meest optimale bouwsysteem.In de kostenvergelijking zijn vier bouwmethoden onderzocht,waarbij twee bouwmethoden geschikt zijn bevonden: prefab-betonbouw en tunnelgietbouw. Bovendien is tunnelgietbouwruim 175 000,- goedkoper dan prefab-betonbouw. Dientenge-volge is de tunnelgietbouwmethode de meest optimale bouw-methodiek voor dit gebouw.Ook is gekeken of het huidige ontwerp ruimte biedt om dedraagstructuur van het gebouw verder te optimaliseren. Detunnels worden geplaatst in de diepterichting van de platte-grond. Dit is de meest effici?nte uitvoeringsvorm en de wandenverzorgen in deze richting de stabiliteit. In de breedterichtinging. Billal Hajji en ing. Marco Bosma 1)TU Eindhoven1) Billal Hajji en Marco Bosma zijn met dit onderzoek afgestudeerd aan de Hoge-school Windesheim, opleiding Bouwkunde. De begeleidingscommissie bestond uitH.B.J. Wessels, A. Dolfing en E.C. Jonker . Het project is uitgevoerd bij Raadge-vend ingenieursbureau Van Rossum b.v te Almere.2gestort betonprefab betonprefab betonnen kernvervallen wandOptimalisatie woontoren Parkzicht3 2011 | onlineonline3 Verplaatsing in x-richting en y-richting4 Paalreactiesis te zien in figuur 3. De maximale verplaatsing van het3D-model komt nagenoeg overeen met die van de handbereke-ningen (ca. 40 mm). Verder is te zien dat dit model door eenlichte vorm van torsie wordt belast. Deze torsie wordt veroor-zaakt doordat het zwaartepunt van de kern excentrisch ligt,waardoor een klein torsiemoment ontstaat. Deze torsie wordtin zijn geheel opgenomen door de stabiliteitswanden; de kernwordt dus niet op torsie belast.De maximale verplaatsing in de y-richting is in het 3D-modelnagenoeg gelijk aan de maximale verplaatsing die met de handis berekend (ca. 10 mm). In deze richting is te zien dat deverplaatsingslijnen allemaal horizontaal lopen; dat betekent dater vrijwel geen torsie ontstaat. Dit is te verklaren uit het feit dathet gebouw symmetrisch is, waardoor er geen torsiemomentkan ontstaan.Naast de verplaatsing zijn ook de paalreacties een belangrijkeuitvoer van Scia Engineer. Deze worden vergeleken met depaalreacties die volgen uit de handberekeningen. In figuur 4van de plattegrond verzorgen vooral de kern en in minderemate de korte wanden de stabiliteit.Volgende vraag was of het huidige ontwerp ruimte biedt om dedraagstructuur van het gebouw verder te optimaliseren. Aan dehand van de keuze voor een bouwmethodiek zijn drie varian-ten bedacht op het huidige ontwerp. In de eerste variantverzorgt alleen de kern de stabiliteit en is het geringste aantalstabiliteitsvoorzieningen nodig. In de tweede en derde variantzijn meer stabiliteitsvoorzieningen verwerkt. Voor de stabili-teitsberekeningen is uitgegaan van variant 1. Mocht dezeconstructie niet voldoen, dan zou verder worden gerekend metde tweede of derde ontwerpvariant.Variant 1 voldoet aan alle constructie-eisen bij een gebouw vandeze omvang. Ook is het huidige ontwerp op een aantal aspec-ten geoptimaliseerd. Door het laten wegvallen van een aantalstabiliteitswanden wordt het bouwproces aanzienlijk versneld.Vooral bij het gekozen tunnelbouwsysteem is deze optimalisa-tie een groot voordeel.Controle met 3D-modelNaast de handberekening met betrekking tot de stabiliteit iseen model opgebouwd in Scia Engineer. Gekeken is of ditprogramma een toegevoegde waarde kan zijn voor de handbe-rekeningen. Bij het opzetten van dit 3D-model is uitgegaan vanhetzelfde model als bij de handberekeningen is toegepast. Ditbetekent dat alle knooppunten van de tunnels scharnierendmet elkaar zijn verbonden en dat de verbinding tussen de stabi-liteitskern en de omliggende vloeren ook scharnierend wordtingevoerd. De stabiliteitskern is de schorende constructie endus momentvast aan de fundering gekoppeld.Het uiteindelijke resultaat van de verplaatsing in de x-richting34Optimalisatie woontoren Parkzicht 42011 | online5 Vervorming vloer en kern6 Momenten in de vloerkern langs loopt. Deze verdiepingsvloer is namelijk aan tweekanten scharnierend met de kern verbonden. Omdat de vloeruit ??n geheel bestaat, ontstaat een inklemming in de vloer alsde stabiliteitskern ten gevolge van het windmoment uitbuigt.Door deze inklemming wordt de stabiliteitswand als het wareomhoog getrokken door de vloer die aan de kern verbonden is.Op deze manier neemt de wand een stuk van de windbelastingvoor zijn rekening, waar tijdens de schematisering van hetgebouw niet vanuit is gegaan. In de handberekening is met eenmogelijke inklemming dus geen rekening gehouden. In figuur5 is het principe van deze inklemming te zien. Duidelijk wordtdat de vloer naast de kern omhoog wordt getrokken, wat resul-teert in trekkrachten op de palen onder deze stabiliteitswand.Hetzelfde geldt voor het vloerveld aan de andere kant van dekern. Hier wordt de vloer alleen naar beneden gedrukt, watresulteert in druk.ConclusieHet grootste verschil met de handberekeningen wordt veroor-zaakt door een inklemming van de vloer voor de kern. Te zienis dat Scia Engineer een toegevoegde waarde kan zijn voor dehandberekeningen, omdat dit programma een realistisch beeldgeeft van de werkelijkheid. Gebleken is dat het voor dit projectde moeite loont nog eens kritisch te kijken naar het gekozenbouwsysteem en de optimalisatie die hiermee te maken heeft.De rekentechnische kant van het afstudeerproject was zeeruitdagend, maar daarmee ook uiterst leerzaam. Ook hetwerken met de rekensoftware Scia Engineer bleek een leerzamevergelijking met de effectiviteit en betrouwbaarheid van hand-berekeningen. zijn alle paalreacties van het totale gebouw in belastinggeval 3? wind ? te zien. Als eerste kan worden opgemerkt, dat debuitenste wanden zijn belast met druk- en trekkrachten. Dezekrachten zijn te verklaren uit de torsie die in het gebouwaanwezig is en volledig door de stabiliteitswanden wordt opge-nomen. Daarnaast is te zien dat de twee volgende wandenvolledig op druk- of trekkrachten worden belast. Dit ligt niet inde lijn der verwachting, omdat in een eerder stadium is aange-nomen dat de stabiliteit in de breedterichting volledig door dekern wordt opgenomen. Een mogelijke verklaring voor ditverschil in reactiekrachten kan worden gevonden in een fout inhet model of een mogelijke invoerfout van de belastingen. Nacontrole van deze facetten blijkt echter dat dit verschil ergensanders vandaan moet komen.InklemmingOm te verklaren waarom in deze twee wanden een reactieoptreedt ten gevolge van de windbelasting, wordt eerst gekekennaar de momentenlijn van belastingcombinatie 2. In principeziet deze momentenlijn er realistisch uit, behalve het steun-puntmoment boven de wanden naast de kern. Hier laat demomentenlijn een afwijking zien die te verklaren kan zijn dooreen mogelijke inklemming van de verdiepingsvloer die voor de56Afstudeerrapport onlineOp www.cementonline.nl is het volledige afstu-deerrapportWoontoren Parkzicht te raadplegen.